grundlagen und anwendungen der lecksuche mit ... · die nicht vakuum-tauglich sind. darüber hinaus...
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7. Fachseminar Dichtheitsprüfung und Lecksuche – Vortrag 3
1 Lizenz: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/de/
Grundlagen und Anwendungen der Lecksuche mit Trägergasverfahren
Klaus HERRMANN 1, Daniel WETZIG 1 1 INFICON GmbH, Köln
Kontakt E-Mail: Klaus.Herrmann@inficon.com
Kurzfassung
Die Zahl der industriellen Produkte, die auf Dichtheit geprüft werden müssen, hat in den letzten Jahren zugenommen. Typische Produkte, die auf Dichtheit geprüft werden müssen sind z.B. Teile von Kühlaggregaten oder flüssigkeitsführende Komponenten im Automobilbereich. Die hohen Qualitätsansprüche für diese Produkte erfordern die Detektion kleinster Leckraten in der kürzestmöglichen Messzeit. Die Vielfalt der zu untersuchenden Produkte erfordert auch eine Vielzahl an Lecksuch-Methoden. Eine dieser Methoden ist das Trägergas Verfahren. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, dass ein Spürgas, welches aus dem untersuchten Objekt ausströmt, durch ein zusätzliches Transportgas zum Leckdetektor transportiert wird. Dieser Ansatz hat einige wichtige Vorteile. Mit diesem Verfahren können Teile geprüft werden, die nicht vakuum-tauglich sind. Darüber hinaus können ausgedehnte Objekte, die nicht in Vakuumkammern getestet werden können, auf Dichtheit geprüft werden. Einige Objekte, die Bereiche enthalten, die schwer zugänglich sind, können mit dem Trägergasverfahren schneller geprüft werden. In diesem Beitrag werden die Grundlagen des Trägergasverfahrens erläutert und es werden die Vorteile anhand von Applikationsbeispielen aus verschieden Marktsegmenten und mit verschiedenen Lecksuch- Detektoren vorgestellt.
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8
GRUNDLAGEN UND ANWENDUNGENDER LECKSUCHE MIT TRÄGERGASVERFAHREN
K. HERRMANN, D. WETZIG,
INFICON KÖLN
7. FACHSEMINAR DICHTHEITSPRÜFUNG UND LECKSUCHE
DGFZP 2016, DORTMUND
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Agenda
• Prinzip der Trägergas Lecksuche
• Trägergas Lecksuche an langen Objekten
• Trägergas Anwendungen mit
stabilisiertem Prüfgasuntergrund
• Clamshell mit Trägergasspülung
• Unterdruck - Trägergas Anwendungen mit T-Guard
• Auswahlkriterien: Wann ist Trägergas Lecksuche sinnvoll ?
• Zusammenfassung
22016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
INFICON Produkte + Märkte
3
Specific Vacuum Process Industries
Sicherheit & Energie Kälte, Klima
& Automobil
Vakuum allgemein
Industrial gas analyzers and
process control sensors
Vacuum gauges
and components
Leak detectors and service tools
Thin film controllers and
quartz crystals
Chemical identification detectors
Micro gas chromatography
Sensor integration software
Semi & Vakuum
Beschichtung
2016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Globale Präsenz
4
950 Mitarbeiter; Niederlassungen in 17 Ländern
Der Kundensupport vor Ort ist INFICON’s Stärke
2016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Prinzip der Trägergas Lecksuche
52016-09-20
Partialdruck sensor
(Leck Detektor)
PrüfobjektVentilator Trägergasstrom
Prüfgasstrom aus
Leck
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Formel für die Prüfgaskonzentration
潔 噺 町薙賑迩入町畷認ä虹賑認虹尼濡袋町薙賑迩入 岫1 伐 潔待岻 髪 潔待c: Prüfgaskonzentration im Gasstrom
c0: Prüfgaskonzentration im Trägergasstrom (Untergrund)
QLeck: Prüfgasstrom aus dem Leck
QTrägergas: Trägergasstrom
建検喧件嫌潔月: 芸脹追ä直勅追直銚鎚 >> 芸挑勅頂賃建検喧件嫌潔月: 潔待 ≪ 1 => 潔 噺 町薙賑迩入町畷認ä虹賑認虹尼濡 髪 潔待62016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Formel für Gas – Austauschzeit
建勅掴 噺 喧 筏 撃芸脹追ä直勅追直銚鎚 髪 芸挑勅頂賃tex: Gas - Austauschzeit
p: Kammerdruck
V: Netto-Volumen der Kammer
=> 建検喧件嫌潔月: 芸脹追ä直勅追直銚鎚 >> 芸挑勅頂賃 => 建勅掴 噺 椎筏蝶町畷認ä虹賑認虹尼濡72016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Lecksuche an langen Objekten
82016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Lecksuche an langen Gasrohren mit dem
Massenspektrometer – Leckdetektor UL5000
92016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Test Bedingungen:
50m Gasrohr, kein Trägergastrom, He Puls Injektion
2 – 3 sec, 10-3 mbar·l/sec, Grobvakuum 1 – 10 mbar
102016-09-20
=> Ansprechzeit ohne Trägergas liegt im Bereich von Minuten
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Gas Austauschzeit für 50m Gasrohr
für verschiedene Trägergasströme
112016-09-20
=> Anspechzeit mit Trägergas liegt im Bereich von Sekunden
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Vergleich der Gasaustauschzeiten zwischen Experiment und Theorie für 50m Gasrohr für verschiedene Trägergasströme
122016-09-20
=> Die Gas-Austauschzeit ist für höhere Trägergasströme reduziert
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Lecksuche an langen Objekten
Vorteile der Trägergas Lecksuche:
- Deutlich schnellere Ansprechzeit im Vergleich zum
Vakuumtest
- Höhere Empfindlichkeit der Lecksuche im Vergleich zum
Vakuumtest
132016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Anwendungen mit
stabilisiertem Prüfgasuntergrund
- Clamshell mit Trägergasspülung -
142016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Prinzip des Clamshell Tests
152016-09-20
Schnüffelspitze
von LeckdetektorPrüfobjekt
Trägergasstrom
Clamshell
Prüfgasstrom
aus Leck
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Anwendung mit stabilisiertem
Prüfgasuntergrund
Clam Shell mit Trägergasspülung, (Fa.CTS, USA)
162016-09-20
Prüfobjekt
Trägergas-Ports Schnüffel-
spitze Trägergas-Einlaß
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Trägergas Anwendung mit kontrolliertemPrüfgasuntergrund
Clamshell mit Trägergasspülung
Vorteile der Trägergas - Lecksuche mit Clamshells:
- reduziert Falsch-Positive Messergebnisse deutlich
- ermöglicht zuverlässige Messungen mit Helium bis zu
10-6 mbar·l/sec auch in Industrieumgebungen
172016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Unterdruck -Trägergas Anwendungen
mit T-Guard
182016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
T-Guard – Helium - Leckdetektor für Atmosphärendruck
192016-09-20
T-Guard
Akkumulations
Kammer
Bei Atmosphärendruck kann T-Guard mit der Wise SensortechnologieLeckraten bis zu 10-5 mbar·l/sec messen
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Unterdruck-Trägergas Anwendungen mit T-Guard
202016-09-20
T-Guard
Scroll
Pumpe
Messung des
Trägergas-
stroms
Messleitung
Referenzleitung
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Ansprechzeit und Empfindlichkeit für Luft und
Stickstoff als Trägergas
212016-09-20
Luft
Stickstoff
Stickstoff als Trägergas reduziert den Heliumuntergrund
in der Messkammer deutlichAnwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Empfindlichkeit für Luft und Stickstoff als Trägergas
=> Die Empfindlichkeit ist wegen der stärkeren Gasverdünnung reduziert
222016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Berechnete Gas-Austauschzeiten für Luft und Stickstoff
232016-09-20
=> Die Gas-Austauschzeit ist sehr klein wegen des niedrigen Drucksin der Messkammer
Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Unterdruck-Trägergas Anwendungen mit T-Guard
Vorteile der Unterdruck-Trägergas Anwendung:
• Mit der Unterdruck-Trägergas Anwendung kann man mit T-
Guard Helium Leckraten bis zu 10-7 mbar·l/sec wiederholbar
mit Ansprechzeiten von wenigen Sekunden messen
242016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Auswahlkriterien: Wann ist Trägergas Lecksuche sinnvoll ?
252016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
Integral - Test
Trägergas Akkumulation
1000 mbar Niederdruck 1000 mbar
Ansprechzeit langsam schnell schnell
Zykluszeit langsam schnell schnell
Signalstärke gut sehr gut gut
komplexe Prüfobjekte mit schwer zugänglichen Leckstellen gut sehr gut schlecht
einfache Prüfobjekte gut sehr gut sehr gut
Größe des Prüfobjekts / Kammervolumen
klein gut sehr gut schlecht
mittel gut gut gut
groß schlecht schlecht schlecht
Komplexität der Anwendung und notwendiges Know How mittel hoch niedrig
Kosten (Investition) mittel hoch niedrig
Grundlagen und Anwendungen des Trägergasverfahrens
Zusammenfassung:• Deutlich schnellere Lecksuche bei ausgedehnten Objekten
• Trägergas Lecksuche mit applikationsspezifischen Vorrichtungen(Clamshells) ermöglicht deutliche Reduzierung von unerwünschtenPrüfgaskontaminationen
• Unterdruck-Trägergas Anwendungen reduzieren die Ansprechzeiten signifikant
• Trägergas Lecksuche ermöglicht Lecksuche an komplexenPrüfobjekten mit schwer zugänglichen Leckagestellen
262016-09-20Anwendungen des Trägergasverfahrens
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